5.2.2光線與陰影課件

5.2.2光線與陰影

單擊輸入您的封面副標(biāo)題日常生活中所常見(jiàn)的光源主要有兩種:線性光源及點(diǎn)光源。我們最熟悉的線性光源莫過(guò)于太陽(yáng)光了(圖4-1)。因?yàn)樘?yáng)離我們非常遠(yuǎn),它散發(fā)出來(lái)的光束照射到地球時(shí),我們已很難辨別出其發(fā)散的角度,因此我們可以將這些太陽(yáng)光束視為平行狀態(tài)。線性光是從一個(gè)方向照射過(guò)來(lái)的光束,這種光可以賦予物體非常優(yōu)美的明暗面對(duì)比。由室內(nèi)的一個(gè)白熾燈所發(fā)出來(lái)的光束向四面八方輻射而出,這時(shí)我們可以把白熾燈視為一個(gè)點(diǎn)光源(圖4-2)。

線性光源和點(diǎn)光源并不是絕對(duì)的概念,一定條件下它們可以互相轉(zhuǎn)化。例如,太陽(yáng)照射到地球上的光我們雖可以視為線性光源，但是在宏觀宇宙中,我們又可以我們把太陽(yáng)視為一個(gè)向四周發(fā)散光和熱的點(diǎn)光源。同樣,雖然一盞白熾燈對(duì)于我們的房間來(lái)說(shuō)可能是一個(gè)較為昏暗的點(diǎn)光源,但是在微觀世界中,對(duì)于小蟲(chóng)或更小的微生物時(shí),白熾燈所散發(fā)出的光又何嘗不是一束束的線性光源。當(dāng)光線接觸物體表面時(shí),通常會(huì)發(fā)生三種反應(yīng):如圖4-3/4-4/4-5

如圖4-6所示,當(dāng)光(紅、綠、藍(lán)為色光三原色即我們常說(shuō)的RGB,它們以完全相等的量混合時(shí)所產(chǎn)生的光是白光,這點(diǎn)我們?cè)诤笪闹袝?huì)講到,此處不做贅述)射到白色物體上時(shí),沒(méi)有任何吸收反應(yīng)發(fā)生,因?yàn)樗械墓舛急话咨矬w表面反射了出去。當(dāng)這些可見(jiàn)光進(jìn)入我們的眼睛時(shí),我們就看到了白色的物體。

在圖4-7中,當(dāng)光接觸黑色物體的表面時(shí),所有的光都被吸收了,沒(méi)有任何有色光反射出來(lái),這時(shí)就有了肉眼所見(jiàn)的黑色。因?yàn)楹谏桶咨哂袑?duì)光的吸收和反射的圖4-8紅色物體只反射紅色光,其他顏色特性,所以在炎熱的夏季,穿上白色的衣服同理比穿黑色的衣服會(huì)使人感覺(jué)更加涼爽,因?yàn)榘咨路阉械墓?包括光照所產(chǎn)生的熱能)都反射了出去,而黑色衣服卻把所有的光都吸收存留了下來(lái)。

圖4-8是光照射到紅色物體表面的情況。紅色物體表面會(huì)吸收除紅色光以外所有的可見(jiàn)光,只把紅色光反射出來(lái),這樣我們就看到了紅色的物體。同理,藍(lán)色物體只反射藍(lán)色光,綠色物體只反射綠色光,以此類推。

當(dāng)光射入一些透明或半透明的介質(zhì)（玻璃、水、塑料等)時(shí),會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象(圖4-9）。與反射和吸收不同的是,光經(jīng)過(guò)反射后會(huì)返回原介質(zhì),而光經(jīng)過(guò)折射后會(huì)進(jìn)入新介質(zhì)。

繪畫中,我們最常打交道的是光的反射。光的反射有兩種類型:鏡面反射和漫反射。在非常光滑的物體表面(比如鏡面鏡子),反射光的方向幾乎是完全平行的,我們稱這種反射為鏡面反射(圖4-10)。

在不光滑的物體上,其凹凸不平的表面使反射光向四面八方射出,我們稱之為漫反射(圖4-11)。世界上絕大多數(shù)物體都具有不光滑的表面,正因?yàn)槿绱?我們才能看到這個(gè)世界,因?yàn)楣饪梢酝ㄟ^(guò)漫反射從各個(gè)方向射入我們的眼中。

讓我們通過(guò)一個(gè)例子來(lái)了解一下漫反射究竟是怎樣作用在物體表面的。這是一張廢棄工廠的照片(圖4-12),我們可以看到陽(yáng)光通過(guò)右側(cè)的窗戶照射到這個(gè)廠房的地面,因此地面有很明顯的窗戶形狀的光線。面上的光線繼續(xù)向上方和周邊反射(假設(shè)光只反射一次的話,那么我們就只能看見(jiàn)地上的窗戶形狀的光,而周圍都是漆黑一片了),在天花板上形成了一個(gè)較弱的明亮區(qū)域(紅圈所示處)。天花板上的光又繼續(xù)反射到房間的其他部分,直到其能量耗盡。第二節(jié)陰影有光就有影,光和影就像一對(duì)永不分離的李生兄弟。當(dāng)光照從一個(gè)方向照到物體時(shí),必然在光照的反方向形成陰影(圖4-13)。

當(dāng)有多束光線照射到物體上時(shí),會(huì)使陰影重疊在一起,并變得很淡很模糊(圖4-14),。手術(shù)臺(tái)上方的無(wú)影燈就是根據(jù)這一原理發(fā)明的。圖4-14多重光束照射下的物體及陰影

通過(guò)圖4-15及圖4-16,我們能更清楚地看明白陰影在現(xiàn)實(shí)世界中的形態(tài)。圖4-15是在